Іграшкові гойдалки, улюблені всіма малюками, можна змусити гойдатися "вічно". Наприклад, зробивши їх електромеханічними. Для цього буде потрібно електромагніт, батарея харчування і пара контактів, що замикаються підвіскою гойдалок (рис. 1). Якщо гойдалок з таким електромеханічним пристроєм надати коливальний рух, то при кожному замиканні
контактів через обмотку електромагніту буде текти струм, магнітне поле якого стане притягувати якір. Треба тільки встановити розмикаючими виступ підвіски гойдалок в таке становище, щоб контакти лише на мить замикалися при наближенні якоря до сердечника електромагніту, повідомляючи якоря, а отже і гойдалок, додаткову порцію кінетичної енергії - подібно до того, як ми підштовхуємо звичайні гойдалки в моменти проходження положення рівноваги .
Після розмикання контактів і зникнення магнітного поля гойдалки по інерції пройдуть положення рівноваги, дійдуть до верхньої мертвої точки і почнуть зворотний рух. Але при зворотному русі підвіска гойдалок не замикається ланцюг живлення обмотки електромагніту. Таким чином відбувається одностороннє "підштовхування" гойдалок магнітним полем.
Розмах, тобто амплітуда коливань гойдалок залежить від сили магнітного поля, створюваного імпульсами струму в обмотці електромагніту, від довжини підвісу і розподілу маси по його довжині, тертя в точках підвісу, жорсткості контактів і точності регулювання моментів їх замикання і розмикання.
А чи не можна замість механічних контактів, регулювання яких досить складна, використовувати для гойдалок безконтактний електронний вимикач? Саме такий пристрій ми і пропонуємо застосувати в іграшкових гойдалках.
Принципова схема безконтактних електронних гойдалок показана на рис. 2, а. У них замість якоря, укріпленого на дошці гойдалок, встановлений невеликий, але досить сильний постійний магніт. На схемі він зображений у вигляді підкови над сердечником електромагніта з двома обмотками. Обмотка II включена в базову, а обмотка I - я колекторну ланцюга транзистора Т1. Електромагніт встановлюють в підставі гойдалок точно в місці положення їх рівноваги.
Початковий стан транзистора - закрите, так як база з'єднана через малий опір обмотки з емітером. В цей час через колекторну обмотку тече надзвичайно малий зворотний струм колекторного переходу, який не має ніякого практичного значення.
При русі гойдалок в сторону електромагніту постійний магніт, проходячи на невеликій відстані від сердечника електромагніту, індукує (наводить) в базовій обмотці е.р.с. таким чином, що на базі транзистора по відношенню до емітера з'являється негативна напруга. Ця напруга, що відкриває транзистор, досягає найбільшої величини, коли магніт наближається до стану рівноваги, тому що в цей момент швидкість руху найвища, і магнітний потік через базову котушку досягає максимуму.
За інерцією магніт проходить положення рівноваги. У цей момент негативна напруга на базі різко зменшується до нуля і також різко зростає до найбільшого значення, у вже протилежного знака. Транзистор при цьому закривається. У міру віддалення магніту від положення рівноваги позитивне напруга зменшується, але транзистор продовжує залишатися закритим. При зворотному русі магніту на базі транзистора знову з'являється негативна напруга, яке плавно зростає з наближенням гойдалок до положення рівноваги і відкриває транзистор.
Так відбувається до тих пір, поки гойдалки здійснюють коливальні рухи. При цьому під дією імпульсів е.р.с. індукованих в базовій обмотці, транзистор періодично відкривається і в колекторної обмотки виникають імпульси струму, що створюють магнітне полі в такт з коливаннями гойдалок. Ця обмотка включена так, що коли по ній проходить струм, його магнітне поле притягує постійний магніт. В результаті коливальний процес гойдалок підтримується. Енергія магнітного поля, що повідомляється гойдалок, достатня для того, щоб подолати тертя в місцях підвіски, опір повітря й інші причини, що уповільнюють рух. Амплітуда коливань збільшується до тих пір, поки втрати енергії руху не стануть рівними енергії, що віддається гойдалок батареєю. У цей момент встановиться постійний режим гойдання, який триватиме, поки не вичерпається енергія батареї. Транзистор же при цьому виконує роль лише електронного вимикача.
Діод, шунтирующий колекторних обмотку, попереджає виникнення в ній коливань з частотою, яка визначається індуктивністю електромагніту, ємністю монтажу і внутріелектродной ємністю транзистора. Справа в тому, що при відкриванні транзистора виникає коливальний процес, який через сильну зв'язку між колекторної та базової ланцюгами може бути незатухающим. В такому випадку керуючий вплив постійного магніту перестає проявлятися і гойдалки зупиняються. Діод ж, зрізуючи позитивну півхвилю вже першого коливання, перешкоджає виникненню цього явища.
На рис. 2, б зображена схема такого ж електронного пристрою для управління гойдалками, але з двома транзисторами, включеними за схемою складеного транзистора. Таке включення транзисторів дозволяє збільшити імпульси струму в колекторної обмотки і, отже, амплітуду коливань гойдалок.
Особливістю обох варіантів електронних пристроїв гойдалок є те, що вони в положенні спокою не споживають енергії від батареї. Тому немає потреби вводити вимикач в ланцюг джерел живлення. Щоб батарею "відключити", досить зупинити гойдалки.
Конструкція електронних гойдалок може бути найрізноманітнішою. Важливо лише дотримати деякі загальні вимоги. Перш за все, в місцях підвісу гойдалок необхідно забезпечити мінімальне тертя, щоб уникнути зайвої втрати енергії. Найкраще "якщо підвісками гойдалок будуть дротові кільця з гладкою поверхнею. Доброю гнучкістю і незначним тертям мають товсті шовкові нитки. Дуже важливо, щоб відстань між магнітом і сердечником електромагніта в точці рівноваги було мінімальним і не перевищувало 2-3 мм.
Самі гойдалки можна не робити, а використовувати готові, іграшкові (див. Фотографію в заголовку статті). Їх тонку бавовняну підвіску слід замінити дротяної і зміцнити на горизонтальній планці за допомогою дротяних кілець. Знизу до дошки гойдалок треба приклеїти феритовий постійний магніт або плоский магніт магнітного замка (встановлюють на дверцятах кухонних столів, тумбочок). Якщо наявний магніт великий за розмірами, не намагайтеся розколювати його ударами молотка - він розмагнітиться. Відокремити частину магніту можна або стискаючи його в лещатах, або відламуючи без удару. Врахуйте: чим сильніше магніт, тим краще буде працювати електронний вимикач.
Каркасом обмоток електромагніта служить картонна гільза зі щічками по краях або котушка, виточена з будь-якого ізоляційного матеріалу (рис. 3). Обидві обмотки намотуйте одночасно, склавши разом два дроти ПЕТ! -1 або ПЕЛ 0,1-0,15, до заповнення: 1; 1-ша каркаса. Всередину каркаса вставте сердечник, виточений з м'якої сталі точно по його внутрішнім розмірам. Готовий сердечник бажано відпалювати, а потім повільно остудити. Електромагніт встановлюють під кришкою підстави гойдалок з таким розрахунком, щоб торець сердечника знаходився на одному рівні з верхньою площиною кришки підстави. Для цього в кришці підстави необхідно вирізати відповідний отвір.
У підставі гойдалок розміщують і всі інші деталі: монтажну плату з транзистором і діодом і дві батареї 3336Л, з'єднані послідовно (В1). Взагалі ж транзистор і діод можна змонтувати безпосередньо на висновках обмоток електромагніта, якщо вони досить жорсткі.
Батарею живлення можна прикріпити до основи скобою з жерсті, а всі з'єднання робити будь-яким ізольованим проводом. Якщо монтаж електронної частини зроблений точно по схемі і всі деталі справні, то ніякого налагодження не потрібно - варто злегка підштовхнути гойдалки, щоб вивести зі стану рівноваги, як вони почнуть гойдатися з усе дедалі більшого амплітудою.
Якщо при першому включенні гойдалки не працюватимуть, то послідовно з батареєю включите міліамперметр на 100 мА. Потім поміняйте місцями висновки однієї з обмоток. При правильному її включенні стрілка приладу буде різко відхилятися, якщо до сердечника електромагніту швидко підносити постійний магніт.